DE3340005C2 - Verwendung eines optischen Glases mit einem geringen spezifischen Gewicht und einem hohen Brechungsindex als Glas für eine Augenglaslinse - Google Patents

Verwendung eines optischen Glases mit einem geringen spezifischen Gewicht und einem hohen Brechungsindex als Glas für eine Augenglaslinse

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DE3340005C2 DE19833340005 DE3340005A DE3340005C2 DE 3340005 C2 DE3340005 C2 DE 3340005C2 DE 19833340005 DE19833340005 DE 19833340005 DE 3340005 A DE3340005 A DE 3340005A DE 3340005 C2 DE3340005 C2 DE 3340005C2
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein optisches Glas mit einem hohen Brechungsindex, einer großen Abbe'schen Zahl und einem geringen spezifischen Gewicht, das zur Verwendung als Augen- bzw. Brillenglaslinse geeignet ist, umfassend, in Gewichtsprozent, 56 bis 67% SiO2; 0 bis 7% B2O3; 0 bis 5% Al2O3; 0 bis 11% Na2O3; 0 bis 15% K2O; 0 bis 7% Li2O; unter der Bedingung, daß die Menge an Na2O + K2O + Li2O 11 bis 18% beträgt; 12 bis 19% TiO2; 0 bis 4% MgO + CaO + SrO + ZnO; und 0 bis 2% La2O3 + ZrO2 + Nb2O5. Das optische Glas umfaßt weiterhin geringe Mengen an Co2O3, Nd2O3 und Pr6O11.

Description

ι s als Glas fOr eine Augenglaslinse.
2. Verwendung eines optischen Glases mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, dessen Gehalt an K2O lObis 15% und dessen Gehalt an Na2O+ K2O+ Li2O 11 bis 18% betragen, /u dem in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
3. Verwendung eines optischen Glases mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung mit einem Gehalt an Co2Oj von 0,5 bis 3,0 ppm auf 100 Gewichtsteile der Claszusammensclzung zu dem in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
4. Verwendung eines optischen Glases mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung und mit einem Gehalt an Nd2Oj von 0,1 bis 1.0 Gewichtsteilen sowie an Pr6On von O bis 03 Gewichtsteilcn auf 100 Gewichtsteile der Glaszusammensetzung zu dem in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
5. Verwendung eines optischen Glases mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung und einem
Gehalt an Co2Oj von 0,5 bis 3,0 ppm sowie an Nd2Oj von 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilcn auf 100 Gewichtsteile der Glaszusammensetzung zu dem in Anspruch 1 angegebenen Zweck.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines optischen Glases mit einem geringen spezifischen Gewicht und einem hohen Brechungsindex, insbesondere eines optischen Glases mit einem spezifischen Gewicht von 2,6 oder weniger, mit einem Brechungsindex von 1,59 oder mehr und einer Abbe'schen Zahl von 36 oder mehr, als Glas für eine Augenglaslinse. Sie betrifft speziell die Verwendung eines optischen Glases, das (:n Gew.-%) enthält:
56-67% SiO2
0- 7% B2Oj
0- 5% Al2Oj
0-11% Na2O
v*f? I mit der Maßgabe, daß der Gehalt an
U2O J Na2O+ K2O+ Li2O Π bis 18% beträgt
O- 7% Li2O
12-19% TiO2
0- 4% MgO+CaO+ SiO+ ZnO
0- 2% U2O3 + ZrO2 + Nb2Os
als Glas für eine Augenglaslinse.
Das Sehfehler-Korrekturvermögen von Augengla.linsen hängt vom Brechungsindex und dem Krümmungsmaßen beider Flächen der verwendeten Augenglaslinse ab. Bei zunehmendem Grad der Kurzsichtigkeit (Myo- pie) oder Übersichtigkeit (Hypermetropie) nimmt die Dicke der den Sehfehler korrigierenden Linse im äußeren Randbereich und im Mittelbereich zu, so daß sich das Aussehen verschlechtert und die Linse schwer wird, wobei beim Augenglasträger ein unangeneh-",;s Tragfgefühl entsteht.
Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde in der US-PS 36 15 770 und in der JA-PS 2 645/1969 bereits ein Glas mit einem geringen Gewicht und einem hohen Brechungsindex als Glas für eine Augen- bzw. Brillenglaslinse vorgeschlagen. Damit kann das Gewich' der Brillenglaslinse herabgesetzt werden, wenn diese einen Dioptrienwert von —3 oder weniger und +3 oder mehr besitzt. Für einen Dioptrienwert innerhalb des Bereiches von -3 bis +3 kann jedoch »elbsi bei Verwendung eines Glases mit einem spezifischen Gewicht von nur etwa 3,0 das Gewicht der Brillenglaslinse nicht verringert werden.
Aus der US-PS 25 54 952 ist ein ähnlich zusammengesetztes, Titandioxid enthaltendes Silicatglas mit 57,5%
SiO2, 12% Na2O, 6% K20,15% TiO2 und 9,5% BaO bekannt, das zwar ebenfalls einen verhältnismäßig hohen Brechungsindex von 1,57 bis 1,65 und ein verhältnismäßig niedriges spezifisches Gewicht von 2,7 bis 2,95 aufweist, dieses Glas eignet sich jedoch besonders gut für die Herstellung von Preßglasreflektoren für Beleuclitungs. wecke, während die Verwendbarkeit derartiger Gläser zur Herstellung von besonders vorteilhaften Brillen für die Korrektur von Sehfehlern darin nicht erwähnt ist und durch die darin enthaltenden Angaben auch nicht nahegelegt wird, da das spezifische Gewicht der bekannten Gläser doch noch deutlich hoher liegt als dasjenige des erfindungsgemäß verwendeten Glases.
Hinzu kommt, daß ein Glas mit einem geringen spezifischen Gewicht und einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex notwendigerweise eine kleine Abbc'schc Zahl aufweist. Wenn ein solches Cilas /ur Herstellung
einer Brillenglaslinse verwendet und ein Objekt durch den äußeren Randbereich der linse betrachtet wird, ist das Bild an der Peripherie aufgrund der dabei auftretenden chromatischen Aberration verschwommen bzw. unscharf. Diese Unscharfe ist besonders ausgeprägt in gelbem ücht und im Extremfall wird die Fähigkeit der Linse, die Sehschärfe zu korrigieren, um 30% herabgesetzt
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Glas mit einem hohe" Brechungsindex und einem niedrigen spezifi- s sehen Gewicht zu finden, das für die Herstellung einer Augenglaslinse verwendet werden kann, ohne daß die vorstehend geschilderten Nachteile auftreten, das insbesondere keine unerwünschte Verfärbung besitzt und im äußeren Randbereich eine vei minderte chromatische Aberration aufweist, so daß die chromatische Unscharfe im äußeren Randbereich einer daraus hergestellten Augenglaslinse deutlich vermindert ist
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst werden kann durch Verwendung eines optischen Glases, das (in Gew.-%) enthält:
56-67% SiO2
0- 7% B2Oj
0- 5% AI2O3 η!1ω! i?A I mit der Maßgebe, daß der Gehalt an
G- 7% U2O J Na2° "r K2° + Ü2° n bis '8% beträgl
12-19% TiO2
0- 4% MgO+CaO+SrO+ZnO 0- 2% La2O3+ ZrO2+ Nb2O5
als Glas für eine Augcnglaslinse.
Das erfindungsgemäß verwendete optische Glas hat einen Brechungsindex von 1,59 oder mehr, eine Abbe'sehe Zahl von 36 oder mehr und ein spezifisches Gewicht von 2,6 oder weniger. Es weist eine geringe chromatische Aberration im äußeren Randbereich auf, so daß eine daraus hergestellte Augenglaslinse im äußeren Randbereich eine geringere chromatische Unscharfe besitzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein optisches Glas der vorstehend angegebenen Zusammensetzung verwendet, dessen Gehalt an K2O 10 bis 15% und dessen Gehalt an Na2O + K2O + Li2O 11 bis 18% betragen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein optisches Glas mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung verwendet, das 0,5 bis 3,0 ppm Co2Os auf 100 Gewichtsteile der Glaszusammensetzung enthält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein optisches Glas mit der weiter oben angegebenen Zusammensetzung verwendet, das 0,1 bis 1,0 Gewichtsteile Nd2O3 sowie 0 bis 0,3 Gewichtsteile Pr6On auf 100 Gewichtsteile der Glaszusammensetzung enthält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein optisches Glas mit der weiter oben angegebenen Zusammensetzung verwendet, das 0,5 bis 3,0 ppm Co2O3 sowie 0,1 bis 1,0 Gewichtsteüe Nd2O3 auf 100 Gewichtsteüe der Glaszusammensetzung enthält.
Um die Abbe'sche Zahl zu erhöhen, muß der Gehalt an TiO2 herabgesetzt werden. Ist jedoch der TiOj-Gehalt zu gering, so können das erwünschte spezifische Gewicht und der erwünschte Brechungsindex nicht erzielt werden. Um die Abbe'sche Zahl zu erhöhen unter Beibehaltung des erwünschten Brechungsindex (nd) und des erwünschten spezifischen Gewichts (Sg), muß der Gehalt an K2O erhöht werden. Der bevorzugte Gehalt an K2O beträgt 10 bis 15 Gew.-%. Weiterhin bietet K2O den Vorteil, daß es eine gute Verträglichkeit mit der Beschichtung der Linse besitzt.
Die Verwendung von Co2O3 dient dazu, die Verfärbung des Glases durch TiO2 vollständig zu beseitigen. Der bevorzugte Gehalt un Co2O3 beträgt 0,5 bis 3,0 ppm auf 100 Gewichtsteüe der obigen Grundzusammensetzung des Glases.
Hinsichtlich des Spektrums an der Bildperipherie aufgrund der chromatischen Aberration ist Nd2Oa wirksam zur Eliminicrung von gelbem Licht mit hoher Sehempfindlichkeit. Diese Wirkung kann durch Zusatz von Nd2O3 so in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteüe der obigen Grundzusammensetzung des Glases erzielt werden.
Weiterhin kann ein Glas mit einem bevorzugten Blauton durch Zusatz von P^On in einer Menge bis zu 03 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteüe der obigen Grundzusammensetzung des Glases erhalten werden.
In der obigen Glas-Zusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung stellt SiO2 ein glasbildendes Oxid dar. ss Beträgt der Gehalt an SiO2 mehr als 67 Gewichtsteüe, so ist das Glas schwierig zu schmelzen und wird auch instabil, so daß die Neigung des Glases zu Entglasen zunimmt. Beträgt der Gehalt an SiO2 weniger als 56 Gew.-%, so steigt das spezifische Gewicht des Glases an.
B2O3 ist wirksam, das spezifische Gewicht herabzusetzen und die Abbe'sche Zahl zu erhöhen; ebenso bewirkt es, daß das Glas leicht zu schmelzen ist. Beträgt der Gehalt an B2O3 mehr als 7 Gew.-%, so nimmt die Tendenz einer Phasentrennung des Glases zu.
AI2O3 ist zur Stabilisierung des Glases erforderlich. Beträgt der Gehalt an Al2O3 mehr als 5 Gew.-%, so nimmt jp die Tendenz einer Phasentrennung des Glases zu.
p Die Alkalimetalloxide Na2O, K2O und Li2O sind die Bestandteile, welche notwendig sind, um das Schmelzen
[;.,'■ des Glases zu erleichtern und welche auch der Tendenz einer Phasentrennung des Glases entgegentreten und
|; somit das Glas stabilisieren. Überschreitet der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden 18 Gew.-%, so nimmt das
;:; spezifische Gewicht zu und die chemische Beständigkeit verschlechtert sich, so daß ein solches Glas nicht als
f; linllenglaslinse verwendet weiden kann. Beträgt der Gesamtgehalt der Alkalimetalloxide weniger als 11%, so
nimmt die Tendenz einer Phasentrennung des Glases zu. Beträgt unter diesen Bestandteilen der Gehalt an Na2O mehr als 11 Gew.-% und der Gehalt an K2O mehr als 15 Gew.-%. so verschlechtert sich die chemische Beständigkeit des Glases.
K2O ist ein wirksamer Bestandteil, um die Verfärbung zu verhindern und die Abbe'schc Zahl zu erhöhen. K2O wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 15 Gew.-% verwendet, um diese Wirkungen zu erzielen.
Li2O ist ein wirksamer Bestandteil, um den Brechungsindex zu erhöhen und um das spezifische Gewicht herabzusetzen. Beträgt der GeHaIt an Li2O mehr als 7 Gew.-%, so neigt das Glas zur Kristallisation und die Kosten für die Ausgangsmaterialien erhöhen sich. Deshalb sollte Li2O nicht in einer Menge von mehr als 7 Gew.-% verwendet werden.
ίο TiO2 ist ein unerläßlicher Bestandteil zur Erzielung des höchsten Brechungsindex und des niedrigsten spezifischen xiewichts. Beträgt der Gehalt an TiO2 mehr als 19 Gew.-%, so nimmt die Abbe'sche Zahl ab und das erwünschte spezifische Gewicht kann nicht erhalten werden. Beträgt der Gehalt an TiO2 weniger als 12 Gew.-%. so kann der erwünschte Brechungsindex nicht erreicht werden.
Die zweiwertigen Oxide MgO, CaO, SrO und ZnO werden verwendet, um die optischen Konstanten des
is Glases einzustellen. Die von MgO verschiedenen zweiwertigen Oxide erhöhen das spezifische Gewicht, verglichen mit den Alkalimetalloxiden. Somit kann, wenn die Gesamtmenge des zweiwertigen Oxids mehr als 4
Gew.-% beträgt, das erwünschte spezifische Gewicht nicht erzielt werden. Weiterhin zeigt die Verwendung von MgO in einer Menge von mehr als 4 Gew.-% eine starke Tendenz zur Phasentrennung.
Ein Teil des TiO2 kann durch eine geringe Menge mindestens eines der Oxide La2O3, ZrO2 und Nb2O; ersetzt werden, um die Abbe'sche Zahl einzustellen. Beträgt der Austausch 2 Gew.-% oder mehr, so kann das erwünschte spezifische Gewicht nicht erhalten werden.
Ta2Os, Y2O3 und Gd2Oj können der Glaszusammensetzung in geringen Mengen zugesetzt werden, um die optischen Konstanten einzustellen, jedoch sind diese Bestandteile teuer und werden nicht bevorzugt verwendet. Co2Oj ist ein äußerst wirksamer Bestandteil, um die durch TiO2 verursachte Verfärbung zu beseitigen. Die bevorzugte Menge an Co2Oj beträgt 0.5 bis 3,0 ppm pro 100 Gewichtsteile der Grundzusammenselzung des Glases. Liegt die Menge an Co2Oj außerhalb dieses Bereiches, so kann eine geeignete Wirkung zur Verhinderung der Verfärbung nicht erzielt werden.
Nd2Oj ist ein wirksamer Bestandteil, um gelbes Licht aufgrund der chromatischen Aberration zu eliminieren und wird in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gewichtsteiler, pro !CO Gewichtsteile der Grundzusammensetzung des Glases verwendet, um den geeigneten Durchlaßgrad über den sichtbaren Lichtbereich hinweg aufrechtzuerhalten.
As2Oj und/oder Sb2Oj werden in einer Menge von 0,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Grundzusammensetzung des Glases verwendet, um das Glas zu reinigen.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Gläser und deren Eigenschaften sind in nachstehender Tabelle 1 angegeben. Die Zusammensetzung jedes Glases ist in Gew.-% angegeben.
Tabelle 1
Bestandteil Beispiel Nr. Beispiel Nr. 2 3 4 5 b 15 7 8 16 9 17 5
I 10 62,5 66,5 62,8 59.5 61,3 62,0 61,0 61,5
SiO2 65,0 4,5 3,5 4.5 4,5 4,5 4.5 6,5
B2Oi 4,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2.5 2,5 2,5
AI2O3 9,8 2,0 5,0 2,0 5,0 !C
Na2O 9,0 6,8 13,7 3,8 10,8 6.8 8.8 3,8
K2O 3,8 4,0 4,0 3,0 4,0 7,0 4.0 4,0 4,0
Li2O 16,2 16.7 14,5 16.2 13,0 16,7 16,7 15,2
TiO2 17,2 4,0
MgO 2,0 2,0 IS
CaO 1.0
SrO 1,0
ZnO 0,9
La2O3 1.0
ZrO2 20
Nb2O5
Co2O3
Nd2O3
Pr6O1, 1.602 1,599 1,593 1.606 1.594 1,602 1,607 1,599
nd 1,598 39,9 39,4 40,0 39,4 43,0 39,4 38,6 39.9 25
vd 37,3 2,60 2.59 2.58 2.59 2.59 2,59 2,59 2,59
Sg 2,57 30
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Bestandteil 11 12 13 14
SiO2 61,5 56.0 64.2 64.2 64,2 59.5 62,5 62,5
B2O3 4,5 4,5 2,5 2.5 2.5 4.5 4.5 4,5
Al2O3 2,5 5,0 1,0 1.0 1.0 2,5 25
Na2O 9,0 10.8 10,8 10,8 3.0 3,0 9,8
K2O 9,8 7,8 1.0 1.0 1,0 11,0 10,8
Li2O 4,0 5,0 5.0 5.0 2,4 2,6 4,0
TiO2 16.2 17,2 15,0 15,0 15.0 17,1 16,6 16,2
MgO
CaO
SrO
ZnO
La2O3
ZrO2
Nb2Os 1.0
COiO3 0.00005 0,00025 0.00013 0.00010
Nd2O3 0.5 0,4 0,2
Pr6O11 0,1
nd 1,599 1.5960 1.599 1,599 1,599 1,600 1,597 1,602
vd 39 1 38.2 41.5 41,5 41.5 387 39.4 395
Sg 160 2,60 2,60 2£0 260 2.59 239 259
Die erfindungsgemäß verwendeten optischen Gläser, einschließlich der in den Beispielen gezeigten Gläser, können hergestellt werden durch Schmelzen und Rühren der Mischung der pulverförmigen Ausgangsmaterialien, wie etwa siiicathaltiges Gesteinspulver, Aluminiumhydroxid, Titanoxid, Borax, Kaliumcarbonat und Magnesiumcarbonat, in einem Wannenofen oder Platintiegel bei 1300 bis 1400°C, um die Mischung zu homogenisieren und um Blasen zu entfernen. Gießen der geschmolzenen Mischung in eine auf geeignete Temperatur vorerhitzte metallische Form oder direktes Preßformen der Mischung und Tempern des Produktes.

Claims (1)

  1. Patentanspräche:
    1. Verwendung eines optischen Glases, das (in Gew.-%) enthält:
    56-67% SiO2
    0- 7% B2O3
    0- 5% AI2O3
    I milder Maßgabe, daß der Gehalt an
    Na2O+K2O + Li2O 11 bis 18% beträgt
    U"~ /T
    12-19% TiO2
    0- 4% MgO+CaO+ SrO+ ZnO
    0- 2% La2Oj+ZrO2+Nb2O5
DE19833340005 1983-02-14 1983-11-04 Verwendung eines optischen Glases mit einem geringen spezifischen Gewicht und einem hohen Brechungsindex als Glas für eine Augenglaslinse Expired DE3340005C2 (de)

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